Способ изменения рефракции аксиально симметричных сред

Союз Советскик СоциалистическимиРеспублик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ(5)М. Кл, 6 01 В 9/021 С 01 й 21/46 с присоединением заявки Нов Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РЕФРАКЦИИ АКСИАЛЬНО СИММЕТРИЧНЫХ СРЕД Изобретение относится к интерференционным исследованиям прозрачных сред на основе голографических методов и может найти применение в аэродинамике, гидродинамике, теплофизике и др.Известен способ интерференционных измерений. показателя преломления аксиально симметричных сред. Он предусматривает получение интерференционной картины с произвольной исходной настройкой, на которую наносят сечение, перпендикулярное оси симметрии среды, и определяют координаты интерференционных полос на сечение по обе стороны от оси симметрии среды, интерполируют расстояния между интерференционными полосами, а распределение величины показателя преломления вдоль сечения определяют по результа О ту сложения обратных значений интерполированных расстояний между интерференционными полосами в выбранном сечении Щ .Наиболее близким техническим решес нием к предлагаемому является способ измерения рефракции аксиально симметричных сред, заключаюшийся в записи двух голограмм с объекта и беэ объекта, наложении их-друг на друга,восстановлении с голограмм интерференционной картины, определении точки отсчета, путем разворота одной голограммы относительно другой 21 .Недостатками известного способа являются: сложность и трудоемкость, обусловленная сложностью снятия координат интерференционных полос и необходимостью определения их ширины; ограниченность числа точек, на которых проводят измерения, поскольку число интерференционных полос в исследуемой среде ограничено фиксированной исходной настройкой интерференционной картины исследуемой среды. Кроме того, фиксированная исходная настройка не позволяет проводить качественный анализ интерференционных картин, связанный с определением границ неоднократностей в исследуемой среде, характеризующихся малыми градиентами плотности, что ограничивает информативность исследований.Цель изобретения - увеличение точности измерений за счет повышения информативности исследований.Укаэанная цель достигается тем, что точку отсчета фиксируют при на" блюдения интерференционных полос, перпендикулярных оси симметрии среды в невозмущенной ее части, путем разворота одной из голограмм относительно оси, перпендикулярной плоскости их совмещения, и при дальнейшем повороте голограммы измеряют угол разворота ев относительно точки отсчета при совпадении касательных к интерфервнционным полосам к выбранным сечением, а искомое значение рефракции среды в точках касания определяют по величине угла разворота. 10На Фиг. 1 изображена схема для восстановления изображения с двух голограмм; на фиг. 2 - восстановленное на экране регистратора изображение интерФеренционной картины исследуемой сре дыДля осуществления предлагаемого способа необходимо получение интерференционных картин при восстановлении с двух голограмм, одна из которых несет информацию об исследуемой среде, а другая является неискаженной дифракционной решеткой. Пример реализации восстановления интерйеренционных картин с двух голограмм представлен на 25 Фиг. 1. Схема включает в себя осветитель 1, позволяющий получать коллимированный пучок света 2, направленный под углом голографирования 8 к плоскости голограмм, расположенных в устройстве 3, которое предназначено для совмещения и разворота голограмм. Коллимированный пучок света после преломления на дифференционных решет ках голограмм попадает на отображаю- З 5 щую.линзу 4, в фокальной плоскости которой установлена диафрагма 5, устраняющая паразитные световые помехи. .Отображающая линза на экране регистратора б строит изображение интерференционной картины исследуемой среды. Настройка интерференционной картины определяется углом разворота одной голограммы относительно другой в плоскости их совмещения. Разворот и совмещение голограмм осуществляются 45 при помощи устройства, предназначенного для этих целей.Строящееся на экране регистратора изображение интерференционной картины исследуемой среды состоит (фиг. 2) 50 из невозмущенной 7 и возмущенной 8 частей. Для обеспечения проведения измерений на экран регистратора наноСится ось А-А симметрий исследуемой среды, а сечение В-В, вдоль кото рого производятся измерения, отмечается на экране регистратора, перпендикулярно оси симметрии.При любой настройке интерференционной картины исследуемой среды в 60 возмущенной ее части существует точка или несколько точек, для которых выполняется условиеЕу = 5)П 8 (1-Со 5 о ) +66) где Е - компоненты вектора рефрак=ции вдоль сечения, перпендикулярного оси симметрииисследуемой среды;9 - угол голографирования зафиксированной голограммы;Ь с) - разность углов голографирования зафиксированной голограммы и голограммы с дифракционной решеткой;сб - угол разворота одной голограммы относительно другой.Значение угла голографирования и . разность углов голографирования являются величинами известными. Компонента вектора рефракции ЕЧ вдоль отмеченного сечения определяется по величине угла разворота голограмм сС в точках, где касательная к какой-либо ин) терференционной полосе совпадает с этим сечением. Начало отсчета угла разворота голограмм ц определяется при настройке интерференционной картины исследуемой среды в невозмущенной ве части, на интерфервнционные полосы, перпендикулярные оси симметрии исследуемой среды.Для расширения пределов измерения компоненты вектора рефракции Еу целесообразно иметь набор голограмм с дифракционной решеткой, имеющих вариацию по углу голографирования. В этом случае разность углов голографирования Ь 8 принимает значения в заранее заданном интервале-Ь 6; Ь 81 с определенным шагом, а выбор голограммы с дифракционной решеткой, т. е. задание значения 9 , обусловлено характером исследуемой среды.Измерения значений компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения, после определения начала отсчета по углу разворота голограмм, проводят следующим образом: на отмеченном сечении Фиксируют точки с заранее известным расстоянием от этих точек до оси симметрии исследуемой среды. Число точек выбирают произвольным образом.Разворачивая голограмму с дифракционной решеткой добиваются того, чтобы касательная какой-либо интерференционной полосы, в одной из Фиксированных точек, совпала с отмеченным сечением, после чего замеряют угол разворота голограмм и определяют значение компоненты вектора рефракции в этой точке. Эти операции прово" дят для каждой из фиксированных точек и получают распределение компоненты вектора вдоль отмеченного сечения.Зная закон распределения компоненты вектора рефракции вдоль отмеченного сечения определяют также распределение величины показателя прелом" ления по известному соотношению.го 110 Тот факт, что количество точек, в которых проводятся измерения, выбира ется произвольным образом, а также то, что на экране регистратора наблюдается интерференционная картина, меняющаяся по исходной настройке, существенно повышает информативность ис- д) следований. Воэможность изменения масштаба изображения интерференционной картины исследуемой среды и исходной настройки позволяет проводить качественный анализ этой картины, связанный с определением границ неоднородностейв исследуемой среде, характеризующихся малыми градиентами .плотности, например, слабые скачки уплотнения, зона пограничного слоя и др. 30 ИИПИ Заказ 46 Тираж 801 Подписно филиал ППП фПатент",жго ул. Проектная,4 показатель преломления висследуемой среде;показатель преломления вневоэмущенной области;радиус границы среды;координаты. Предпагаемыйф способ интерференционных измерений прозрачных аксиально симметричных сред позволяет находить компоненту вектора рефракции среды одним лишь измерением угла разворота голограмм, что значительно упрощает процесс измерения. формула изобретенияСпособ измерения реФракции аксиально симметричных сред, заключающийся в записи двух голограмм с объектоми без объекта, наложении их друг надруга, восстановлении с голограмминтерференционной картины, определении точки отсчета путем разворота одной голограммы относительно другой,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью увеличения точности измерений,точку отсчета фиксируют при наблюдении интерференционных полос, перпендикулярных оси симметрии среды в невозмущенной ее части, путем разворота одной из голограмм относительнооси, перпендикулярной плоскости ихсовмещения, и при дальнейшем поворотеголограммы измеряют угол разворота ееотносительно точки отсчета при совпадении касательных к интерференционным полосам с выбранным сечением, аискомое значение рефракции среды вточках касания определяют по величине угла разворота.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2536721/25,кл. С 01 М 21/46, 1977.2. Островский Ю. И. и др. Голографическая интерферометрия. М., "Наука"1977, с88 (прототип).